MATLAB程序设计语言简介.ppt
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1、1,本章主要教学内容MATLAB的基本功能与特点MATLAB的操作环境及桌面平台MATLAB的基本操作MATLAB的编程应用,第6章,MATLAB程序设计语言,2,本章教学目的及要求熟悉MATLAB的基本功能与特点掌握MATLAB的桌面平台及操作使用方法掌握MATLAB的基本编程应用,第6章,MATLAB程序设计语言,3,6.1 MATLAB基础 6.1.1 MATLAB的产生与发展 20世纪70年代,美国新墨西哥大学计算机科学系主任Cleve Moler教授采用FORTRAN语言编写了一套交互式软件系统,称其为MATLAB,意思是“矩阵实验室,主要用于矩阵运算等数值处理功能。1984年,Cl
2、eve Moler教授联合其他数学家和软件专家成立了Mathworks软件开发公司,把MATLAB正式推向市场。20世纪90年代初MATLAB已成为国际控制领域公认的标准计算软件。1993年后,Mathworks公司推出MATLAB 4.x版本。1997年后,Mathworks公司又推出了MATLAB 5.x版本。2000年后Mathworks公司推出了最新产品MATLAB 6.x版。,第6章,MATLAB程序设计语言,4,6.1.2 MATLAB的主要功能1数值计算和符号计算功能 MATLAB 是以矩阵作为数据操作的基本单位,还提供了丰富的数值计算函数,方便了程序设计。2绘图功能 提供了两个
3、层次的绘图操作:一种是对图形句柄进行的低层绘图操作,另一种是建立在低层绘图操作之上的高层绘图操作。3 MATLAB工具箱 包括两大类:功能性工具箱和科学性工具箱。,第6章,MATLAB程序设计语言,5,6.1.3 MATLAB的特点 MATLAB在数值计算、符号运算及图形处理方面在同类产品中占有较大的优势。它是一种面向21世纪的科学计算语言,具备开放性、简单易学、易操作、实用性强等优点,已经成为科研人员和工程技术人员必不可少的工具。(1)符号运算功能强大(2)控制算法选择容易(3)编程语言简单易学(4)扩充能力和可开发性强(5)编程容易且工作效率高,第6章,MATLAB程序设计语言,6,MAT
4、LAB程序设计语言,第6章,6.1.4 MATLAB 6.x版本的改进(1)系统结构的改进(2)强大的帮助功能(3)新增的数值处理功能(4)程序处理与控制功能(5)其它控制产品 MATLAB 6.x软件包中还集成了控制系统分析和设计的其它相关工具箱和软件包,用户可以完成诸如系统辨识、系统建模、仿真以及鲁棒控制、模糊控制和神经网络控制等系统设计的任务。,7,第6章,6.2 MATLAB操作平台 6.2.1 MATLAB的安装 安装MATLAB 6.x 系统,需要运行系统自带的安装程序setup.exe。6.2.2 MATLAB桌面平台MATLAB的启动:(1)双击系统桌面的MATLAB图标;(2
5、)在开始菜单程序选项中选择MATLAB快捷方式;(3)在MATLAB安装路径的bin子目录中双击可执行文件matlab.exe。启动后,就可进入MATLAB默认设置的桌面平台,如图6-1所示。,MATLAB程序设计语言,8,第6章,图6-1 MATLAB的桌面平台,MATLAB程序设计语言,9,第6章,退出MATLAB可以采用的方法有:在文件操作的下拉菜单File中,选择Exit MATLAB命令;在命令窗口下,直接键入exit或quit命令,均可退出MATLAB;单击MATLAB主窗口的“关闭”按钮。,MATLAB程序设计语言,10,2.MATLAB的桌面平台 默认设置情况下的桌面平台包括6
6、个窗口,各窗口的功能和特点简单介绍如下:(1)MATLAB主窗口:主窗口用来进行一些整体的环境参数的设置。包括6个下拉菜单和10个按钮控件。(2)命令窗口:是MATLAB的主要交互窗口,用于输入命令以及显示除图形以外的所有执行结果。在主窗口的“View”菜单下选择“Command Window”命令,可以打开或关闭MATLAB的命令窗口。如图6-2所示。,第6章,MATLAB程序设计语言,11,第6章,图6-2 MATLAB的命令窗口,MATLAB程序设计语言,12,(3)历史记录窗口 在主窗口的“View”菜单下选择“Command History”命令,可以打开或关闭MATLAB的历史记录
7、窗口,其窗口形式如图6-3所示。在默认设置下,历史记录窗口中会保留自安装起所有命令的历史记录,并标明使用时间,双击某一行命令,即在命令窗口中执行该行命令。单击某一行命令并拖动到命令窗口,再按回车键,也可执行该命令。,第6章,MATLAB程序设计语言,13,第6章,图6-3 命令历史窗口,MATLAB程序设计语言,14,(4)当前目录窗口:是指MATLAB运行文件时的工作目录,在主窗口的“View”菜单下选择“Current Directory”命令,可以打开或关闭MATLAB的当前目录窗口,其形式如图6-4所示。在当前目录窗口中可以显示或改变当前目录,还可以显示当前目录下的文件并提供搜索功能。
8、通过目录下拉列表框可以选择已经访问过的目录,还可以打开路径选择对话框,设置或添加路径。,第6章,MATLAB程序设计语言,15,第6章,图6-4 当前目录窗口,MATLAB程序设计语言,16,(5)工作空间窗口:是MATLAB用于存储各种变量和结果的内存空间,在主窗口的“View”菜单下选择“Workspace”命令,可以打开或关闭MATLAB的工作空间窗口,如图6-5所示。工作空间窗口可以显示工作空间中所有变量的名称、大小、字节数和变量的类型说明,也可以对变量进行观察、编辑、保存和删除。,第6章,MATLAB程序设计语言,17,第6章,图6-5 工作空间窗口,MATLAB程序设计语言,18,
9、(6)发行说明书窗口:这是MATLAB 6.x版本所特有的,用来说明系统中已经安装的Mathworks公司各种产品目录,包括工具包、演示以及帮助信息等,如图6-6所示。在主窗口的“View”菜单下选择“Launch Pad”命令,可以打开或关闭该窗口。,第6章,MATLAB程序设计语言,19,第6章,图6-6 发行说明书窗口,MATLAB程序设计语言,20,6.2.3 MATLAB的程序编辑器 MATLAB提供了一个程序编辑/调试器,如图6-7所示。在MATLAB的命令窗口中有三种方式可进入程序编辑/调试器:(1)选择菜单栏的“File”项中的“New”或“Open”项。(2)选择工具栏的“N
10、ew”或“Open”项。(3)在命令窗口中输入edit命令。,第6章,MATLAB程序设计语言,21,第6章,图6-7 程序编辑/调试器窗口,MATLAB程序设计语言,22,MATLAB程序设计语言,第6章,6.2.4 MATLAB中的M文件与M函数1M文件 采用MATLAB语言编写的程序称为M文件,存储时以.m作为文件的扩展名。M文件可以直接执行。M文件是一个文本文件,可以采用以下3种方法来建立。(1)菜单操作:在MATLAB主窗口的File文件菜单中选择New菜单项,然后选择M-File命令,可以启动文本编辑器,输入M文件的内容后将文件存盘。(2)命令按钮操作:单击MATLAB主窗口工具栏
11、上的New M-File命令按钮,启动文本编辑器后输入M文件内容并存盘。(3)命令操作:在MATLAB命令窗口输入命令edit,启动文本编辑器后,输入M文件内容并存盘。,23,MATLAB程序设计语言,第6章,2M函数 M函数是由function语句引导的用户自定义函数。和M文件不同,M函数必须由其他语句来调用,一般不能在命令窗口单独键入函数名来运行。M函数的第一行为关键字function,函数第一次执行时将生成内存代码,生成的变量放在函数的工作区。在MATLAB中有大量的内部函数及大量的工具箱函数,使用它们可以完成大部分的工作。但由于不同的用户有不同的需要,MATLAB允许用户开发自己的专用
12、或通用函数,以扩展MATLAB的函数应用。,24,MATLAB程序设计语言,第6章,M函数的基本格式为:Function 输出形参表=函数名(输入形参表)注释说明语句段 函数体语句 输出形参如果是多个的话则应该用方括号括起来。有了M函数之后,可以用下列形式进行函数调用:输出形参表=函数名(输入变量的取值),25,MATLAB程序设计语言,第6章,【例6.2】编写实现加减法运算的M函数,并进行调用。首先编写M函数,函数取名为addec。Functionoutl,out2=addec(inl,in2)%outl,out2;addec(m1,in2)%outl=ihtl+int2;out2=inl-
13、in2;outl=inl+in2;out2=inl-in2;然后,在MATLAB的命令窗口调用这个函数文件:a,b=addec(10,20)disp(a,b)显示结果为:30 10,26,6.2.5 MATLAB帮助系统 MATLAB的帮助系统功能非常完善,有联机帮助系统、命令窗口查询帮助系统和联机演示系统等。1.联机帮助系统可以采用以下3种方式进入MATLAB的联机帮助系统。(1)单击MATLAB主窗口工具栏中的Help按钮。(2)选择Help下拉菜单中的“MATLAB Help”选项。(3)在命令窗口中执行helpwin、helpdesk或doc命令。联机帮助系统窗口如图6-8所示。,第6
14、章,MATLAB程序设计语言,27,第6章,图6-8 联机帮助窗口,MATLAB程序设计语言,28,2.命令窗口查询帮助 要了解MATLAB,最简洁快速的方式就是使用命令窗口查询帮助,通过帮助命令可以对特定的内容进行快速查询。(1)help命令:查询函数语法非常方便。(2)lookfor命令:查询根据用户提供的关键字搜索到的相关函数。(3)模糊查询:用户只要输入命令的前几个字母,然后按Tab键,系统就会列出所有以这几个字母开头的命令,方便了用户的使用。,第6章,MATLAB程序设计语言,29,3.联机演示系统 对于初学MATLAB的用户来说,该软件自带的联机演示系统非常有用。要打开该系统可以通
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